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塞瓦定理的趣事

生活 更新时间:2024-12-19 18:18:37

賽瓦定理是歐幾裡得平面幾何中關于三角形的定理。 考慮一個三角形ABC。 設CE、BG和AF是一個頂點到對邊的線段并且三條線的公共點是D。

塞瓦定理的趣事(塞瓦定理Ceva39)1

塞瓦定理的表述:

根據塞瓦定理有,

塞瓦定理的趣事(塞瓦定理Ceva39)2

此外, 上述的逆命題也成立,若:

AG/GC×CF/FB×BE/EA=1, 那麼線段 AF, BG, CE 有共同的交點D。

塞瓦定理的證明

設h1和h2,分别為三角形CDF, BDF和ADG, GDC的高, h3是三角形BDE, ADE的高。令對應的 三角形的面積是S1, S2, S3, S4, S5,S6, 如圖。

塞瓦定理的趣事(塞瓦定理Ceva39)3

根據三角形面積之比為底乘高之比:

所以:

AG/GC=S5/S6=(S3 S4 S5)/(S1 S2 S6)(邊比等于三角形ABG與CBG面積之比)

=(S3 S4)/(S1 S2) (利用等比性質)

同理:

CF/FB=S1/S2=(S5 S6/(S3 S4)

BE/EA=S3/S4= (S1 S2)/(S5 S6)

将上面三個式子左右相乘, 即得:

塞瓦定理的趣事(塞瓦定理Ceva39)4

塞瓦定理的逆定理證明, 既有三條内部線段分割三角形的三個邊,若滿足:

塞瓦定理的趣事(塞瓦定理Ceva39)5

那麼這三條線交于一點。

塞瓦定理的趣事(塞瓦定理Ceva39)6

假定 CE和AF相交于D,并假設經過D的分割線是BH。 根據塞維定理,

塞瓦定理的趣事(塞瓦定理Ceva39)7

而根據條件:

塞瓦定理的趣事(塞瓦定理Ceva39)8

由此:

塞瓦定理的趣事(塞瓦定理Ceva39)9

因此:

塞瓦定理的趣事(塞瓦定理Ceva39)10

上式說明H和G在AC上同一點是成立的,即H和G重合。 因此,BG、CE和AF相交于一點。

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